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蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

网友: 文章列表 2024-03-21 16:23:18

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

前言

蓝桥杯对于定时器这部分的考察主要集中在定时器中断、PWM输出以及输入捕获三个方面，本节课着眼于应用，介绍一下定时器的使用。

定时器中断

一、基础概念

对没接触过定时器的新手来说，如果想要快速上手定时器的使用，首先要先对定时器建立一个初步的印象。我们所说的定时器，从本质上看其实是一个计数器，可以从零开始计数，计到一个最大值，我们称其为 自动重装载值（ARR），然后清零，再重新开始计数，如此往复。这就是最基础也是最常用的向上计数模式，在此基础上，还有向下计数，和中央对齐计数（即从0到ARR，再从ARR到0）。

在计数器的基础上打个比方，如果我们需要定时10秒，我们只需让计数器每秒加1，加到10之后告诉我们时间到了，然后再从零开始即可。

针对上面的描述，我们又引出一个参数：定时器的频率。针对我们的比赛，计数器每计一个数需要消耗的时间 t = 系统时钟频率/预分频值。也就是：

f = 80Mhz/psc

并且，定时器到时间后还需要提醒我们，因此，每当计数值满了时（即溢出），都要产生一个定时器中断。

二、配置操作

一、CubeMx激活定时器

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

如上图所示：

  1. 选择一个定时器

  1. 选择定时器的时钟源

  1. 配置定时器的预分频系数 Prescaler、以及自动重装载值ARR

这里的重点在于Psc参数和ARR参数的设置。公式如下：

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

二、使能中断

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

我们使用定时器的更新中断作为实验的中断源。

三、编写代码

定时器中断主要添加两个函数即可：

  HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);   //该函数开启定时器，置于main.c中定时器初始化代码之后

以及回调函数：

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){ //置于main()函数之后if(htim == &htim1)  //判断中断是否来自于定时器1{代码;}
}

这样当计数器溢出时，中断就会触发，并执行回调函数。

四、实验任务

如果你现在看到这了，请完成一个，每隔1s加一的计时器，并将结果显示在LCD上（5分钟即可解决，代码后续我会附上）。

int main(void)
{/* USER CODE BEGIN 1 *//* USER CODE END 1 *//* MCU Configuration--------------------------------------------------------*//* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */HAL_Init();/* USER CODE BEGIN Init *//* USER CODE END Init *//* Configure the system clock */SystemClock_Config();/* USER CODE BEGIN SysInit *//* USER CODE END SysInit *//* Initialize all configured peripherals */MX_GPIO_Init();MX_TIM1_Init();HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);   //启动计数LCD_Init();/* USER CODE BEGIN 2 */char text[30];/* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */LCD_Clear(White);LCD_SetBackColor(Blue);LCD_SetTextColor(Black);/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE */
sprintf(text,"    t = %d   ",i);LCD_DisplayStringLine(Line4,(unsigned char *)text);/* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){if(htim == &htim1)  //判断中断是否来自于定时器1{i++;}
}

任意占空比PWM输出

一、基础概念

PWM输出其实是在定时器的基础上发展而来的一个外设。核心原理就是设置一个数，我们称之为CCR（比较寄存器），当我们的计数值CNT小于CCR时，输出高电平，大于CCR时，输出低电平，只要我们改变CCR的值就可以实现占空比可调的PWM波输出。

二、配置操作

  1. 选择输出管脚

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

像上面这种带N的和其它一些奇怪的都不要选择，我们可以选择TIM4_CH4作为输出PWM的定时器通道。

  1. 选择时钟源和输出模式

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

3.配置定时器的PSC和ARR

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

这两个参数对PWM的频率产生决定性的影响，需要好好计算一下，上面的参数配置了PWM的频率为1000Hz。

4.配置通道的参数

蓝桥杯嵌入式第四课--定时器

对于通道而言，这个的Mode选择PWM mode 1，并且，Pulse参数设置的是占空比，这里我们设置为零，这个参数在程序中可以通过函数进行实时设置。

三、编写代码

在代码中，需要补充如下函数：

1、HAL_TIM_PWM_Start；开启PWM输出

/*** @brief  Starts the PWM signal generation.* @param  htim TIM handle* @param  Channel TIM Channels to be enabled*          This parameter can be one of the following values:*            @arg TIM_CHANNEL_1: TIM Channel 1 selected*            @arg TIM_CHANNEL_2: TIM Channel 2 selected*            @arg TIM_CHANNEL_3: TIM Channel 3 selected*            @arg TIM_CHANNEL_4: TIM Channel 4 selected*            @arg TIM_CHANNEL_5: TIM Channel 5 selected*            @arg TIM_CHANNEL_6: TIM Channel 6 selected* @retval HAL status*/
HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Start(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)

与此对应还有

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_PWM_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)

2、__HAL_TIM_SetCompare；设置占空比

__HAL_TIM_SetCompare(&htimx, TIM_CHANNEL_x, pwm_value);

3、_HAL_TIM_SET_AUTORELOAD；设置频率

__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htimx, prc_value);

小结

定时器最基本的两个应用就是定时器中断和PWM输出。定时器的配置过程为：

  1. 设置分频系数PSC与自动重装载值ARR，以确定定时器中断的触发时间

  1. 打开定时器中断

  1. 代码中启动定时器HAL_TIM_Base_Start_IT以及编写回调函数HAL_TIM_PeriodElapsedCallback

PWM的配置过程在前面基础上（可不开启中断）：

  1. 配置PWM的模式，以及CCR寄存器值，以确定占空比

  1. 代码中启动PWM：HAL_TIM_PWM_Start，并且设置占空比__HAL_TIM_SetCompare与频率_HAL_TIM_SET_AUTORELOAD；

下一篇文章介绍输入捕获的配置！

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